Высокая надежность технических средств вагонного хозяйства – важнейшее условие устойчивой и эффективной работы железнодорожного транспорта, гарантия безопасности движения поездов на перегонах, и в, конечном счете, – повышения конкурентоспособности перевозок.
25.2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕРОПРИЯТИЙ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ ВАГОННОГО ПАРКА
Важным направлением научно-технического прогресса в отечественном и мировом вагоностроении, связанным с реконструкцией вагонного парка, является повышение грузоподъемности и грузовместимости вагонов при относительном снижении массы их тары и наилучшей приспособленности к механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ. Данное мероприятие является одним из эффективных путей увеличения провозной способности железных дорог, перерабатывающей способности станций и грузовых фронтов, роста производительности труда, снижения себестоимости перевозок и повышения конкурентоспособности перевозок за счет получения дополнительных доходов и прибыли.
Грузоподъемность вагонов может быть повышена путем увеличения их длины и числа колесных пар, снижения технического коэффициента тары, повышения осевой нагрузки от колесной пары и погонной нагрузки на путь. Рост нагрузок от колесных пар при неизменном их числе требует значительно больших капитальных вложений на усиление мощности верхнего строения пути и реконструкцию искусственных сооружений, чем переход на вагоны с большим числом колесных пар. Поэтому на отечественных железных дорогах грузоподъемность вагонов повышается главным образом за счет увеличения их длины, числа колесных пар и погонной нагрузки на путь.
Осевые и погонные нагрузки на путь являются важнейшими техническими характеристиками вагонов, которые оказывают непосредственное влияние на экс- плуатационно-экономические показатели перевозочного процесса: статическую и динамическую нагрузки вагона, массу поезда брутто, производительность вагона и локомотива, себестоимость перевозок и производительность труда.
632
В целях обеспечения безопасности движения поездов и надежности технических средств при эксплуатации имеющихся и постройке новых типов вагонов требуется соблюдение следующих условий:
ρкп = ρв γ+qт ≤ρкп; ф nкп н
ρпог= |
ρв γ+qт |
≤ρпог, |
|
lа |
|||
ф |
н |
||
|
в |
|
где – ρфкп , ρкпн – соответственно фактические и нормативные осевые нагрузки от колесной пары на путь, т;
ρфпог , ρпогн – соответственно фактические и нормативные погонные на-
грузки на путь, т/м;
rв – грузоподъемность физического вагона, т;
γ – средний коэффициент использования грузоподъемности вагона, зависящий от структуры грузопотока, осваиваемого вагонами данного типа (0 < γ < 1);
qт – масса тары вагона, т;
nкп– число колесных пар вагона;
lва – длина вагона по осям сцепления автосцепки, м.
Внастоящее время на железных дорогах России действуют введенные
с1980 г. новые нормы допускаемых нагрузок на путь от колесной пары 23–25 т и на метр погонной длины 8–9 т при фактически достигнутых величинах у современных вагонов основных типов соответственно 20,5–23 и 8–8,3 т при полном использовании их грузоподъемности.
Вперспективе по мере роста объема перевозок и грузооборота, особенно на линиях с высокой грузонапряженностью и большим объемом пассажирского движения, существенный технико-экономический эффект даст возобновление постройки и расширение сферы применения восьмиосных полувагонов и цистерн. За счет снижения себестоимости перевозок и экономии эксплуатационных расходов по сравнению с четырехосными вагонами дополнительная прибыль может составить 8–10%.
633
Нормативные осевые нагрузки брутто и нетто от колесной пары на путь у восьмиосных полувагонов и цистерн примерно те же, что и у четырехосных. Близки и соответствующие фактические полезные нагрузки нетто. Поэтому эксплуатационные расходы на движенческую операцию в зависимости от этого показателя практически мало меняются. Их экономия происходит главным образом вследствие повышения массы поезда за счет увеличения погонной нагрузки. Кроме того, значительно сокращаются эксплуатационные расходы на технические и коммерческие операции в начально-конечных пунктах из-за увеличения в 1,8–2 раза статической нагрузки восьмиосных полувагонов и цистерн по сравнению с четырехосными.
Наибольший эффект достигается, когда маршрутные поезда целиком сформированы из восьмиосных вагонов. При полном использовании их грузоподъемности и при длине станционных приемо-отправочных путей 1050 м, также используемой полностью, масса поезда брутто составит для четырехосных и восьмиосных полувагонов соответственно 6540 и 8320 т. а для четырехосных и восьмиосных цистерн – 6920 и 8000 т, т.е. на 15–27% больше. В результате повышения массы поезда сокращаются расходы на содержание локомотивных бригад, амортизацию локомотивов, маневровую работу и содержание станционных путей. Снижаются расходы на топливо (электроэнергию) в результате уменьшения удельного сопротивления движению поездов повышенной массы.
Восьмиосные полувагоны и цистерны разных типов имеют грузоподъемность 120–132 т, что в 1,8–2 раза выше грузоподъемности соответствующих четырехосных вагонов. Длина же их по осям автосцепки больше лишь на 45–75%. Поэтому поезд равной массы, сформированный из восьмиосных вагонов, значительно короче. В результате этого экономятся капитальные вложения в развитие станционных путей. В связи с сокращением потребности в локомотивах при увеличении массы поездов уменьшаются капитальные вложения в парк поездных локомотивов, а сокращение маневровой работы уменьшает и капитальные вложения в парк маневровых тепловозов.
Цена восьмиосных полувагонов и цистерн, приходящаяся на 1 т грузоподъемности, больше, чем четырехосных. Несколько выше и технический коэффициент тары. Поэтому общие и удельные капитальные вложения в парк восьмиосных вагонов значительно больше. Это увеличение, однако, полностью
634
перекрывается экономией капитальных вложений в парк поездных и маневровых локомотивов и в развитие станционных путей. Кроме того, еще не использованы все резервы улучшения конструкции восьмиосных вагонов, снижения массы тары, а следовательно, и цены вагонов.
Вместе с тем эффективная эксплуатация восьмиосных вагонов требует крупных капитальных затрат на реконструкцию постоянных устройств вагонного и других хозяйств, модернизацию замедлителей на сортировочных горках, постройку более мощных вагоноопрокидывателей, переделку или замену весов, сливных и наливных эстакад и других сооружений на транспорте и промышленных предприятиях. При нагрузке от колесной пары 25 т грузоподъемность восьмиосных полувагонов при той же массе тары может быть повышена до 150–155 т, а восьмиосных цистерн – до 145–150 т. Дополнительные капиталовложения на их создание и внедрение окупаются за 4–6 лет.
Большой экономический эффект может дать увеличение грузовместимости, а значит, удельного объема крытых вагонов и удельной площади платформ. Большие значения названных показателей обеспечивают лучшее использование грузоподъемности вагонов при перевозке относительно легковесных грузов с меньшим объемным весом, но худшее использование вместимости вагонов при перевозке относительно тяжеловесных грузов. В зависимости от структуры грузопотока необходимо устанавливать оптимальные значения показателей удельного объема и удельной площади вагонов исходя из минимума транспортно-производственных затрат.
Существенным резервом увеличения грузоподъемности вагонов всех типов является снижение массы их тары. Уменьшение массы тары на 20–30% позволяет увеличить грузоподъемность вагона на 10–15%. Этого можно достичь применением высокопрочных и легких сплавов при постройке вагонов.
Крупным мероприятием коренной реконструкции вагонного парка является совершенствование автосцепки и автотормозов. Перевод всего парка вагонов и локомотивов с 1954 г. на автотормоза и оборудование их с 1957 г. автосцепкой позволил резко улучшить качественные показатели использования подвижного состава и других технических средств, ускорить и облегчить маневровую работу, уменьшить массу тары вагонов за счет снятия буферов, высвободить большое количество станционных путей, занятых маневровыми работами, и в
635
результате увеличить пропускную и провозную способность линий, а также перерабатывающую способность станций.
Дальнейшее совершенствование автотормозов и автосцепки является непременным условием роста массы и скорости движения поездов. Тормозной путь (800–1200 м) – основной показатель надежности и технико-экономической эффективности разных систем торможения. В пассажирском движении оправдало себя применение электропневматического тормоза вместо пневматического, что позволило поднять скорости движения поездов до 200 км/ч без значительного увеличения тормозного пути. В грузовом движении наиболее эффективным является использование электропневматического тормоза с автоматическим режимом управления тормозной системой в сочетании с композиционными колодками. Для реализации больших скоростей движения пассажирских поездов создаются другие виды перспективных тормозных систем, в частности электропневматические дисковые тормоза в сочетании с магнитно-рельсовыми устройствами, имеющие лучшие фрикционные качества и большую износостойкость. Они обеспечивают точную и быструю остановку поезда, движущегося с высокой скоростью.
Более жесткие требования к надежному и эффективному автоматическому управлению тормозными системами предъявляются при вождении тяжеловесных (до 10–15 тыс. т и более) и длинносоставных поездов. Чтобы обеспечить безопасность их движения без существенного снижения максимально допустимой скорости, нужны полностью автоматизированные тормозные системы. В основу разработки таких систем закладывается принцип надежной синхронизации управления автотормозами соединенных (сдвоенных и строенных) поездов.
Для повышения норм массы грузовых поездов и скоростей их движения требуется модернизация и усиление автосцепки. С этой целью разрабатывают и внедряют новые системы поглощающих аппаратов для смягчения ударов при сцеплении, а также разные варианты модернизации фрикционных аппаратов автосцепки. Автосцепка СА-3 при сравнительно небольших капитальных затратах обеспечивает надежное вождение поездов большой массы и скорости мощными локомотивами. Срок ее службы и срок между ремонтами повышаются в 1,5–2 раза, на 50% снижаются затраты на ремонт.
636